請教大家，密封橡膠的壓縮量跟壓力的關系怎么計算？？

咸Yu菋

比如氟橡膠密封圈，靜密封，我要壓縮25%，需要施加多大的力，怎么計算呢？？

liuxiaoran

這個可復雜了。。我覺得理論上給你算這個的中國幾乎沒有。中國的專業計算一直就弱。。但是現在仿真模擬做這個倒是比較方便，要求不算高。。這個曲線肯定是嚴重非線性（幾何非線性，材料非線性，接觸非線性）的，所以理論要算我不覺得中國有誰。當然，簡化后不是不能算。。

還好你這個是圓形，可能國際上早有人研究過，要是梯形的，沒人研究過的形狀什么的，更是不可能了。。

你的問題放在30年前和比造核彈還難呀。。

咸Yu菋

liuxiaoran 發表于 2023-3-3 19:05
這個可復雜了。。我覺得理論上給你算這個的中國幾乎沒有。中國的專業計算一直就弱。。但是現在仿真模擬做這 ...

我是那種圓環密封墊，不是O圈，能計算？？

旋旋zai

氟橡膠靜密封，你做成可預緊的，沒密封住再緊緊螺栓，必須要去計算壓力嗎？

liuxiaoran

咸Yu菋 發表于 2023-3-4 08:12
我是那種圓環密封墊，不是O圈，能計算？？

模擬的肯定是容易的，反正我能比較容易的搞定。。理論算就太復雜了。

liuxiaoran

咸Yu菋 發表于 2023-3-4 08:12
我是那種圓環密封墊，不是O圈，能計算？？

你可以大致從理論上估算，但是精度有多少就不得而知了。。加入的橡膠圈比較窄小的話比較好估計。。

1）你的厚度方向壓縮25%，你去查一下你的橡膠的拉伸曲線，看看25%應變對應的 應力大約是多少，應該還是找得到類似的，大部分橡膠100%拉伸應力在幾個MPA，例如5MPA。。那么25%你就可以估算為 5*0.25%=1.25MPA. ..實際的橡膠一般是個非線性的曲線，最好根據曲線估算。隨便找一條，按照你的橡膠的參數比例放大即可。

2）計算你的表面積。。F=P*S，就得到壓力了。。如果你的材料是曲線的，，那么F就是曲線的。。因為壓縮不大，所以可能線還是比較直的？我不確認。例如外徑D20,d15, 那么S=140.. 25%應變應力是1.25.。所以力就是140*1.25=175N. 。感覺這個橡膠太硬了。

沒有考慮幾何非線性的影響。。。

liuxiaoran

找了一個橡膠的拉伸曲線簡單看看，左邊應力右邊應變。。目測這個橡膠比較軟，25%應變（你的壓縮百分之25）是0.22MPA。。
那么F=140*0.22=28N..差挺多。。還有如果橡膠小，這個力會比較準，如果寬度大，橡膠因為是不可以體積壓縮的，周圍被堵住了，這個時候力就會發非常多。。增加幾倍也是正常的。你想想如果水密封也很壓壓縮的。
上面只是嘗試給你一個計算的邏輯和方法，可能是很錯誤的誤差非常大。尺寸的計算沒那么容易的，何況是橡膠。


0.0281        0.0186
0.0515        0.0372
0.0716        0.0575
0.0906        0.0777
0.1085        0.0974
0.1254        0.1172
0.1414        0.1374
0.1566        0.1581
0.1718        0.1778
0.1848        0.1991
0.1985        0.2202
0.211        0.2408
0.2229        0.2615
0.2348        0.2826
0.2457        0.3039
0.2572        0.3252
0.2671        0.3465
0.2772        0.3684
0.287        0.3897
0.2967        0.4108
0.306        0.4313
0.3152        0.452
0.3246        0.4725
0.3332        0.4939
0.3415        0.5158
0.3501        0.5371
0.3583        0.5575
0.3666        0.5787
0.3746        0.5996
0.3833        0.621

liuxiaoran

覺得不大對勁，沒區分橡膠的拉伸和壓縮（普通材料可以視為一樣，但是橡膠不同），應變小的時候拉壓區別不大，按時25%應變的時候，拉壓差幾乎兩倍了。。


拉伸和壓縮變形
橡膠元件在簡單拉伸和壓縮變形時，其應力σ與ε之間的關系式為
σ=Ea［（1+ε）-（1+ε）-2］/3
ε=f/h
式中Ea-橡膠元件的表觀彈性模量；
f-橡膠元件的變形量；
h-橡膠元件的高度。
==============20220306更新如下：
橡膠和普通材料不一樣，應力并不是和應變線性的，而且和拉亞的關系有關。σ=Ea[(1+ε)-(1+ε)^-/3。
F=P*S，對于單向壓縮拉伸，P=σ=Ea[(1+ε)-(1+ε)^-2]/3。 根據這個公式可以得到，壓縮百分之25和拉伸百分之25的應力比是~1.7.

案例：如果橡膠墊D20,d15,壓縮25%的壓力或者壓力曲線是什么。
從材料的應力應變曲線查找， 25%應變對應的應力是0.22MPa. 那么F=PI*(D^2-d^2)/4*0.22*1.7=140*0.22*1.7=52.36N.